基于碳纳米管的分离热塑性纳米复合材料,通过电磁化处理结构化

科学领域:

• 材料科学与工程 材料科学与工程
• 聚合物科学 聚合物科学
• 纳米技术纳米技术

背景情况:

• 热塑性聚合物纳米复合材料 (TPNCs) 的常规化处理往往导致充填剂分散和网络形成不足.
• 在TPNC中实现增强的电气和机械性能需要有效的结构纳米填充剂,如碳纳米管 (CNTs).
• 电磁 (EM) 能量为加工材料提供了一种新的方法,有可能实现独特的微观结构控制.

研究的目的:

• 调查电磁 (EM) 能在热塑性聚合物纳米复合材料 (TPNCs) 化处理中的有效性.
• 为了比较EM处理的TPNC的特性和微结构与通过传统热处理产生的TPNC.
• 了解电磁处理对碳纳米管 (CNT) 网络形成和由此产生的材料性能的影响.

主要方法:

• 使用电磁 (EM) 能量对TPNC进行化处理.
• 对EM加工和传统 (热压) 加工的TPNC进行比较分析.
• 描述技术包括电导度测量,微分扫描热量计 (DSC),X射线衍射 (XRD) 和电子显微镜.

主要成果:

• 用碳纳米管 (CNT) 处理的EM处理的TPNC显示体积电导率增加了8个数量级,并且透值超低 (∼0.09体积%).
• 电磁处理导致更高的晶度 (~9%的增加) 和主要的α晶相,以及分离的,相互连接的多层次CNT网络.
• 在EM加工的TPNC中观察到统计学上更高的刚度 (+20%) 和强度 (+10%),尽管柔性降低了.

结论:

• 与传统的热处理相比,电磁 (EM) 处理是一种优越的方法,可以在热塑性聚合物纳米复合材料 (TPNC) 中实现增强的电气和机械性能.
• 电磁处理使优质的碳纳米管 (CNT) 网络形成,从而显著改善导电性和刚性.
• 虽然EM处理提供了先进的结构,但需要进一步优化,以应对降低的柔性和潜在的微孔形成.